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冬春季夜间增温对不同类型小麦籽粒品质形成的影响及其生理机理

闫艳艳  
【摘要】:气候变暖是全球气候变化的主要特征之一,且气候变暖呈现非对称性,即气温升高主要发生在冬、春季,夜间增温幅度高于白天。小麦是越冬型作物,冬春季夜间增温会改变其植株形态、生长及生理特性进而影响其产量和品质。明确冬春季夜间增温对小麦品质形成的影响、分析氮代谢过程对冬春季夜间增温的响应特征对于解析非对称性增温条件下小麦的高产优质形成机理具有重要意义。因此,本研究以扬麦13(弱筋)和烟农19(中筋)为试验材料,采用大田模拟增温的方法,设置4个温度处理(CK:不增温,WT:冬季增温,ST:春季增温,WST:冬季+春季增温)和2个氮肥运筹处理(5:5和3:7),研究了冬春季夜间增温对小麦籽粒品质形成的影响及其调控机理,为气候变暖背景下小麦的优质高产栽培提供重要参考。主要研究结果如下:1.冬春季夜间增温能改善小麦籽粒营养品质.冬春季夜间增温显著提高了小麦千粒重和籽粒淀粉、蛋白质积累量。冬春季夜间增温处理下各蛋白组分含量均不同程度增加,从而显著增加了总蛋白含量,GMP含量、HMW-GS和LMW-GS含量也显著增加,干、湿面筋含量和沉降值均不同程度提高,且冬季增温的效应大于春季增温。两个品种表现趋势一致。各增温处理降低了小麦总淀粉和支链淀粉含量,提高了直链淀粉含量和直至比,改善了淀粉糊化特性。2.冬春季夜间增温条件下氮肥后移提高了小麦籽粒营养品质。与对照(基追比5:5)处理相比,氮肥后移(基追比3:7)提高了小麦千粒重、蛋白质含量和蛋白质、淀粉积累量。同时,氮肥后移提高了醇溶蛋白和谷蛋白含量、高低分子量麦谷蛋白亚基含量和GMP含量及干湿面筋含量和沉降值,降低了籽粒淀粉含量、支链淀粉含量和糊化参数,说明氮肥后移有利于小麦籽粒营养品质品质优化。冬春季夜间增温对淀粉粒的体积分布及平均粒径均无显著影响,冬春季夜间增温条件下氮肥后移处理的A-型淀粉粒的体积分布和总淀粉粒的平均粒径减小,B-型淀粉粒的体积分布增大。因此,冬春季夜间增温条件下氮肥后移可以提高小麦蛋白质含量和蛋白质积累量,从而有利于提高小麦营养品质。3.冬春季夜间增温及氮肥后移能改善强、弱势粒营养品质,且夜间增溫对弱势粒的提高幅度更大.冬春季夜间增温及氮肥后移提高了小麦强、弱势粒千粒重、蛋白质含量及积累量、淀粉积累量和蛋白组分含量及GMP含量,且冬春季夜间增温处理对弱势粒的正效应大于强势粒。强势粒千粒重、蛋白质含量及积累量、淀粉积累量、醇溶蛋白和谷蛋白含量及GMP含量均高于弱势粒,清蛋白和球蛋白含量则趋势相反。因此,冬春季夜间增温及氮肥后移可以提高小麦强、弱势粒蛋白质含量和积累量,改善强、弱势粒品质,且夜间增温对弱势粒的提高幅度更大。4.冬春季夜间增温及氮肥后移促进了小麦植株氮素吸收积累和运转,有利于籽粒蛋白质形成。夜间增温及氮肥后移提高了小麦灌浆速率、籽粒蛋白质含量、醇溶蛋白和谷蛋白含量及GMP含量。各夜间增温及氮肥后移均提高了开花期旗叶叶面积和氮含量,以及孕穗至花后21d旗叶的硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)活性,表明夜间增温及氮肥后移促进了源器官生长,增强了植株氮素同化能力。冬春季夜间增温及氮肥后移显著提高了小麦植株花前、花后氮素积累量及贮存氮素运转量,并增加了氮素向籽粒分配,促进了籽粒蛋白质合成。且冬季增温对籽粒蛋白质形成有更大的促进效应。因此,冬春季夜间增温及氮肥后移通过提高小麦氮素吸收同化能力及氮素在籽粒的分配比例,从而提高小麦籽粒蛋白质含量。综上所述,冬春季夜间增温有利于提高小麦的营养品质。冬春季夜间增温能够提高小麦氮素吸收同化能力,促进氮素向籽粒运转及籽粒蛋白质形成,从而提高了小麦蛋白质品质,且氮肥后移提高了冬春季夜间增温对籽粒蛋白质品质的正效应。冬春季夜间增温及氮肥后移提高了小麦强、弱势粒的蛋白质含量和积累量,且对弱势粒的影响较大。


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